Читайте также: |
|
Возведение зданий из мелкоразмерных элементов требует больших затрат труда, не позволяет широко использовать средства автоматизации и механизации строительства. Одним из путей повышения степени индустриализации строительного производства является проектирование и строительство зданий из крупных блоков. Сравнение технико-экономических показателей кирпичных и крупноблочных зданий показывает, что сроки строительства сокращаются почти на 15, а затраты труда — на 20%.
Крупноблочными называют здания, стены которых возводят из крупных камней (блоков) массой от 0,3 до 3,0 т и более. В этих зданиях все другие конструктивные элементы также выполняют из крупноразмерных элементов и деталей (рис. 11.1). Материалом для изготовления блоков служат легкие бетоны (керамзитобетон, шлакобетон, ячеистый бетон и др.), а также местные материалы (ракушечники, туфы), которые выпиливают на карьерах. Крупные блоки изготовляют также из кирпича. Основной формой крупного блока является прямоугольный параллелепипед.
Размеры блоков выбирают в зависимости от схемы членения стены, так называемой разрезки. При этом их размеры и масса должны быть согласованы с грузоподъемностью монтажных кранов. Номенклатура блоков (их размеры и основные параметры) унифицирована и сведена в каталоги, которыми руководствуются при проектировании зданий и изготовлении блоков на заводах.
Наиболее оптимальной для зданий из крупных блоков является конструктивная схема с продольными несущими внутренними и наружными стенами. Эта схема позволяет применять однотипные железобетонные крупноразмерные настилы, которые укладывают поперек здания, опирая их на внутренние и наружные продольные стены. Эти настилы служат также горизонтальными диафрагмами жесткости. Таким образом, блоки наружных стен выполняют несущие и ограждающие функции. Их толщина определяется теплотехническим расчетом с учетом климатических условий. Нашли применение также здания с поперечными несущими стенами.
Используют две схемы разрезки стен крупноблочных зданий (рис. 11.2) —двух-и четырехрядную. При двухрядной схеме (два блока на высоту этажа) масса блока не превышает 3 т, при четырехрядной простеночный блок расчленяется по высоте на три более мелких. Это связано с возможностью применения кранов относительно малой грузоподъемности.
На рис. 11.3 показаны основные типы крупных бетонных блоков наружных и внутренних стен. Простеночные блоки делают с четвертями наружу, а подоконные - четвертями внутрь. Блок-перемычка имеет четверти: сверху — для опирания плит перекрытия, снизу - для оконной коробки. Если стена без проемов, то в торцах здания вместо блоков-перемычек применяют поясные блоки, не имеющие четвертей. Подоконные блоки с целью устройства под окном ниш для приборов отопления делают на 100 мм тоньше простеночных. Применяют также специальные типы блоков — угловые, цокольные, карнизные, блоки для стен лестничной клетки и др.
Для снижения массы блоков в них иногда устраивают цилиндрические вертикальные пустоты. Для обеспечения монтажа блоков в их тело закладывают специальные монтажные петли.
Для жилых зданий с высотой этажа 2,8 м при двухрядной разрезке стен высоту простеночного блока принимают 2180 мм, ширину-990, 1190, 1390, 1590, 1790 мм. Высота перемычных блоков 580 мм, ширина 1980, 2380, 2780 и 3180 мм; высота подоконных блоков 840 мм и ширина 990, 1190, 1790 и 1990 мм.
Блоки внутренних стен обычно принимают 300 мм с вертикальными круглыми пустотами, которые также используют в качестве вентиляционных каналов. Высота вертикальных блоков внутренних стен 2180 мм, горизонтальных (поясных) - 340 мм, ширина 1190, 1590 и 2390 мм. Высота внутренних блоков с вентиляционными и дымовыми каналами 2780 мм,
Внешнюю поверхность блоков наружных стен изготовляют с фактурным слоем (из раствора, декоративного бетона, керамической плитки), а внутренняя поверхность должна быть подготовлена под окраску или оклейку обоями.
Изготовляют также кирпичные блоки объемом до 1 м3 (массой до 3 т).
11.2. Конструктивные решения зданий из крупных блоков
Крупные блоки укладывают друг на друга по слою раствора толщиной 10...20 мм с применением временных прокладок. Особенно ответственными местами в стенах из крупных блоков являются стыки. Их тщательное устройство обеспечивает хорошую воздухонепроницаемость стен и предотвращает затекание дождевой воды в стыки, а для внутренних стен обеспечивается хорошая звукоизоляция.
По своему конструктивному решению вертикальные стыки бывают открытые (с внутренней стороны) и закрытые. Открытые стыки получаются в результате сопряжения простеночных блоков, устанавливаемых рядом (рис. 11.4, в). С внутренней стороны стык заделывают специальными бетонными вкладышами или кирпичом и образовавшийся колодец заполняют легким бетоном. Закрытые стыки образуются при стыковании внутренних стен и горизонтального перемычного ряда наружных стен (рис. 11.4, а), а также простеночных подоконных блоков (рис. 11.4, б). Вертикальные стыки с обеих сторон предварительно заделывают уплотнительным шнуром, а затем зачеканивают на глубину 20...30 мм густым раствором.
Перемычечные и поясные блоки соединяют между собой по горизонтальному шву на уровне перекрытия каждого этажа накладками из полосовой стали, привариваемыми к монтажным петлям или закладным деталям (рис. 11.4, г). Кроме того, производят анкеровку (соединение) плит перекрытия с блоками, что обеспечивает жесткость здания (рис. 11.4, д).
Хорошую связь между продольными и поперечными стенами обеспечивают с помощью арматуры из полосовой стали, привариваемой к закладным деталям (рис. 11.4, е). Для предотвращения образования трещин в месте примыкания продольных и поперечных стен рекомендуется в этих местах кроме анкеров закладывать железобетонные шпонки (рис. 11.4, ж), которые воспринимают возникающие усилия. В наружных углах по перемычечным и поясным блокам также укладывают специальные угловые связи (рис. 11.4, и) из круглой стали.
Цокольные блоки устанавливают по слою гидроизоляции, располагаемому по верхней выровненной поверхности фундамента. Карнизные блоки крепят анкерами к панелям перекрытий. При устройстве балконов и лоджий предусматривают специальные гнезда в блоках для плит.
Вопросы для самопроверки
1. Основные виды блоков и преимущества зданий из крупных блоков перед кирпичными,
2. Виды разрезки стен из крупных блоков.
3. Устройство вертикальных стыков между блоками.
4. Мероприятия по обеспечению общей и местной жесткости зданий из крупных блоков.
12. КРУПНОПАНЕЛЬНЫЕ ЗДАНИЯ
12.1. Конструктивные схемы
Крупнопанельными называют здания, монтируемые из заранее изготовленных крупноразмерных плоскостных элементов стен, перекрытий и покрытий и других конструкций. Эти сборные конструкции имеют повышенную заводскую готовность — отделанные наружные и внутренние поверхности, вмонтированные окна и двери.
Строительство зданий из крупных панелей позволяет существенно повысить степень индустриальности строительства и производительность труда, снизить стоимость строительства и сократить сроки возведения зданий.
По конструктивной схеме они бывают бескаркасные с продольными и поперечными несущими стенами и каркасные.
Бескаркасные здания состоят из меньшего числа сборных элементов и отличаются простотой монтажа и имеют преимущественное применение в массовом жилищном строительстве (рис. 12.1). В этих зданиях наружные и внутренние стены воспринимают все нагрузки, действующие на здание. Пространственная жесткость и устойчивость обеспечивается взаимной связью между панелями стен и перекрытий.
При этом может быть четыре конструктивных варианта опирания плит: на продольные несущие стены (рис. 12.1,а); по контуру (на продольные и поперечные стены; рис. 12.1,6); на внутренние поперечные стены; по трем сторонам (на продольные несущие и внутренние поперечные стены; рис. 12.1,в).
В каркасных панельных зданиях действующие на них нагрузки воспринимают ригели и стойки каркаса, а панели выполняют чаще всего лишь ограждающие функции (рис. 12.2). При этом различают следующие конструктивные схемы: с полным поперечным каркасом (рис. 12.2,а); с полным продольным каркасом (рис. 12.2,6); с пространственным каркасом (рис. 12.2, в); с неполным поперечным каркасом и несущими наружными стенами (рис. 12.2,г); с опиранием плит перекрытия по четырем углам непосредственно на колонны (безригельный вариант; рис. 12.2,д); с опиранием панелей на наружные панели и на две стойки по внутреннему ряду (рис. 12.2, е).
Принятие той или иной конструктивной схемы зависит от вида проектируемого здания, его этажности и других факторов. Так, крупнопанельные жилые дома проектируют, как правило, бескаркасными. Эти дома по сравнению с каркасными позволяют уменьшить число типоразмеров сборных элементов, сократить расход металла, упростить процесс монтажа, сократить трудозатраты, избежать появления выступающих элементов (колонн и ригелей) в интерьере помещений и др. Однако каркасные здания по сравнению с бескаркасными имеют меньший расход материалов на 1 м2 жилой площади, большую жесткость и устойчивость здания, что особенно важно для высотных зданий. Эти схемы особенно эффективны для общественных зданий.
Важным этапом проектирования крупнопанельных зданий является выбор системы разрезки стен, которая зависит от конструктивной схемы, условий монтажа, вида здания и его размеров. На рис. 12.3 приведены примеры схем разрезки (членения) наружных стен на панели, применяемые в современном строительстве.
Горизонтальная схема членения (рис. 12.3, а, б, в) образуется одноэтажными панелями размером на одну комнату (с одним окном), на две комнаты и полосовая (из полосовых поясных и простеночных панелей). Вертикаль ная схема образуется из панелей на два этажа (рис. 12.3, г, д): с одним окном на этаж и полосовая из двухэтажных простеночных панелей и междуэтажных поясных панелей. В гражданском строительстве большее распространение получила горизонтальная схема разрезки стен.
12.2. Конструкции стеновых панелей
К стеновым панелям кроме основных требований, предъявляемых к обычным стенам (прочность, устойчивость, малая теплопроводность, небольшая масса, экономичность, огнестойкость и др.), предъявляют такие специфические требования, как технологичность изготовления в заводских условиях и простота монтажа, совершенство конструкций стыков, высокая степень заводской готовности.
Стеновые панели ввиду их значительной длины и высоты при небольшой толщине не обладают самостоятельной устойчивостью. Эта устойчивость обеспечивается креплением панелей между собой, с конструкциями перекрытий и др. В зависимости от вида конструктивной схемы стеновые панели делятся на несущие, самонесущие и навесные. Панели наружных стен могут быть одно-и многослойными.
Однослойные панели изготовляют из однородного малотеплопроводного материала (легкого или ячеистого бетона), класс прочности которого должен соответствовать воспринимаемым нагрузкам, а толщина, кроме того, учитывать климатические условия района строительства. Панель армируется сварным каркасом и сеткой.
С наружной стороны панели имеют защитный слой из тяжелого бетона толщиной 20...40 мм или декоративного плотного бетона (для защиты от атмосферных влияний) и с внутренней стороны — отделочный слой из цементного или известково-цементного раствора толщиной 10...15 мм.
Хорошим материалом для однослойных панелей является ячеистый бетон плотностью 600...700 кг/м3. Толщина панелей из ячеистого бетона зависит от климатических условий и принимается от 240 до 320 мм. Эти панели применяют для зданий с поперечными несущими стенами, а наружные стеновые панели являются самонесущими. Торцовые стены состоят из двух панелей: внутренней несущей — из железобетона и наружной самонесущей — из ячеистого бетона. Однослойные панели имеют простые конструктивные решения и технологию изготовления.
Широко применяют однослойные керамзитобетонные панели класса В5 плотностью 800...1100 кг/м3 (рис. 12.4). Наружная поверхность панели имеет фактурный слой толщиной 20 мм из декоративного бетона, а внутренняя — отделочный слой толщиной 10 мм из раствора, укладываемого в форму при изготовлении панели. После монтажа панели производят ее шпаклевку и окрашивают с внутренней стороны или оклеивают обоями.
Двухслойные панели состоят из несущего слоя из плотного легкого или тяжелого бетона класса В10...В15 плотностью более 1000 кг/м3 и утепляющего слоя — из теплоизоляционного легкого или ячеистого бетона или жестких термоизоляционных плит. Толщина несущего слоя для стеновых панелей должна быть не менее 60 мм, и располагают его с внутренней стороны помещения, чтобы он одновременно являлся и пароизоляционным. Теплоизоляционный слой снаружи защищают слоем декоративного бетона или раствора марки 50...70 толщиной 15...20 мм. Если применяют утеплитель в виде полужестких термоизоляционных плит или укладываемых способом заливки, то несущий железобетонный слой принимают ребрами по контуру или часторебристым. На рис. 12.5 показана конструкция двухслойной панели наружной стены из легкого бетона.
Трехслойные панели состоят из двух тонких железобетонных плит и эффективного теплоизоляционного слоя (утеплителя), укладываемого между ними (рис. 12.6). В качестве утеплителя применяют полужесткие минераловатные плиты, минеральную пробку, цементный фибролит, асбестоцементные плиты, минераловатные маты на фенольной связке, маты из стекловолокна, а также жесткие утеплители — пеностекло, пенокералит пеносиликат и др. Железобетонные слои панели соединяют между собой сварными арматурными каркасами. Внутренний слой трехслойной панели принимают толщиной 80 мм, а наружный — 50 мм. Толщину слоя утеплителя определяют теплотехническим расчетом.
Весьма эффективными являются асбестоцементные панели, которые могут иметь каркасную и бескаркасную конструкцию. Каркасная панель (рис. 12.7) состоит из двух асбестоцементных листов: наружного толщиной 10 мм, внутреннего — 8 мм и каркаса между ними из асбестоцементных брусков специального профиля. Внутри панели закладывают утеплитель. Плиты крепят к каркасу на прочном полимерном клею.
Бескаркасные панели состоят из наружного асбестоцементного листа толщиной 10 мм, которому придается коробчатая форма, и второго плоского листа, образующего внутреннюю поверхность панели. Между листами укладывают утепли тель. Толщина панели 140 мм, поверхностная плотность 70 кг/м2. К бескаркасным также относят трехслойные панели типа «сэндвич» из трех слоев фибролита, склеенных цементным раствором и облицованных с обеих сторон плоскими асбестоцементными листами. В настоящее время применяют стеновые панели из пластических масс.
Несущие панели внутренних стен выполняют из тяжелого и легкого бетона (шлакобетона, керамзитобетона и др.), а также ячеистых и силикатных бетонов. По конструктивному решению несущие панели внутренних стен могут быть сплошными, пустотелыми, часторе-бристыми и с ребрами по контуру (рис. 12.8).
12.3. Стыки стеновых панелей
Как уже указывалось выше, эксплуатационные качества крупнопанельных домов во многом зависят от конструктивного исполнения стыков между панелями и с другими элементами здания.
Стыки между панелями наружных стен должны быть герметичными (т. е. иметь малую воздухопроницаемость и исключать проникание дождевой воды внутрь конструкции), не допускать образования конденсата в месте стыка (вследствие недостаточных теплозащитных свойств), обладать достаточной прочностью, чтобы предохранить стык от появления в нем трещин.
При конструировании крупнопанельных зданий необходимо учитывать также особенности работы стен. Если в кирпичных стенах нагрузки распределяются равномерно, то в крупнопанельных они концентрируются в местах стыкования панелей. Кроме того, под влиянием изменений температуры меняются линейные размеры стены. Это происходит из-за воздействия на поверхности панели положительной (с внутренней стороны) и отрицательной (с наружной стороны) температуры, в результате чего изменяются ее линейные размеры. Возникающие при этом усилия приводят к образованию трещин.
По расположению стыки различают вертикальные и горизонтальные. Вертикальные стыки по способу связей панелей между собой разделяют на упругоподатливые и жесткие (монолитные). При устройстве упругоподатли-вого стыка (рис. 12.9) панели соединяются с помощью стальных связей, привариваемых к закладным деталям стыкуемых элементов. В паз, образуемый четвертями, входит на глубину 50 мм стеновая панель внутренней поперечной стены. Соединяют панели с помощью накладки из полосовой стали, привариваемой к закладным деталям панелей. Для герметизации стыка в его узкую щель заводят уплотнительный шнур гернита на клею или пороизола на мастике. С наружной стороны стык промазывают специальной мастикой — тиоколовым герметиком. Для изоляции от проникновения влаги с внутренней стороны стыка наклеивают на битумной мастике вертикальную полоску из одного слоя гидроизола или рубероида. Вертикальный колодец стыка заполняют тяжелым бетоном.
Недостатком упругоподатливых стыков является возможность коррозии стальных связей и закладных деталей. Такие крепления податливы и не всегда обеспечивают длительную совместную работу сопрягаемых панелей и, следовательно, не могут предохранить стык от появления трещин. Это происходит потому, что от нагрева при сварке закладная деталь как бы отрывается от бетона, в который она была замоноличена при изготовлении. Проникающая в щель атмосферная или конденсационная влага разрушает нижнюю поверхность закладной детали защиты от коррозии их покрывают на заводе со всех сторон цинком путем распыления, горячего цинкования или гальванизации. После сварки при монтаже панели защитный слой с лицевой стороны закладной детали и связи-накладки восстанавливается с помощью газопламенной металлизации. Кроме того, оцинкованные стальные элементы защищают замоноличиванием их цементно-песчаным раствором (1:1,5...1:2) толщиной не менее 20 мм.
Более надежными в работе являются жесткие монолитные стыки. Прочность соединения между стыкуемыми элементами обеспечивается замоноличиванием соединяющей стальной арматуры бетоном. На рис. 12.10 показан монолитный стык однослойных стеновых панелей с петлевыми выпусками арматуры, соединенными скобами из круглой стали диаметром 12 мм. Между замоноличенной зоной стыка и герметизацией образована вертикальная воздушная полость, которая служит дренажным каналом, отводящим попадающую внутрь шва воду с выпуском ее наружу на уровне цоколя. Нередко в стык панелей для повышения его теплозащитных свойств укладывают минераловатный вкладыш, обернутый полиэтиленовой пленкой, или из пенопласта (рис. 12.11).
Для устройства жестких стыков используют также сварные анкеры-связи (рис. 12.12), которые представляют собой Т-образные элементы, изготовленные из туры (в пределах габарита форм), которые приваривают после установки панелей к концам анкеров. Такое соединение позволяет обеспечить возможность плотного заполнения полости стыка бетоном, уменьшить почти в три раза расход стали.
Интересным является устройство стыка в виде ласточкина хвоста, разработанное в ЦНИИЭП жилища. При этом почти полностью можно отказаться от применения стальных связей (рис. 12.13).
Для устройства горизонтальных стыков верхнюю стеновую панель укладывают на нижнюю на цементном растворе. При этом через горизонтальный шов, плотно заполненный раствором, дождевая вода может проникать главным образом вследствие капиллярного подсоса воды через раствор. Вот почему принята такая сложная геометрия горизонтального стыка (рис. 12.14). В нем устраивают так называемый противодождевой барьер или зуб в виде гребня, идущего сверху вниз. На наклонной части раствор прерывают и создают воздушный зазор, в пределах которого подъем влаги по капиллярам прекращается.
Таким образом, мы видим, что для обеспечения нормальных эксплуатационных качеств стен из крупных панелей для устройства стыков применяют различные материалы, имеющие самые разнообразные физико-механические свойства: крепежные (сталь), утепляющие (минераловатные вкладыши), гидроизолирующие (рубероид или изол), связующие и уплотняющие (бетон и раствор), герметизирующие (пороизол или гернит и мастики). Все эти материалы имеют разную долговечность и часто гораздо меньшую срока службы здания. Вот почему при конструировании стыков панелей и их исполнении необходимо особое внимание уделять возможности обеспечения высокого качества производства строительных работ, применяя для этого материалы только с хорошими физико-механическими свойствами.
Соединение панелей внутренних стен бескаркасных зданий (рис. 12.15) осуществляется путем сварки соединительных стержней диаметром 12 мм к закладным деталям по верху панели. Вертикальные швы между панелями заполняют упругими прокладками из антисептированных мягких древесноволокнистых плит, обернутых толем, а вертикальный канал заполняют мелкозернистым бетоном или раствором.
На рис. 12.16 показан узел опирания плит перекрытия на внутреннюю панель и соединение панелей с помощью самофиксирующего болта.
Нередко горизонтальный стык между несущими панелями поперечных стен и перекрытий проектируют платформенного типа (рис. 12.17), особенностью которого является опирание перекрытий на половину толщины поперечных стеновых панелей, при котором усилия в верхней стеновой панели на нижнюю передаются через опорные части панелей перекрытий. Швы между панелями и плитами выполняют на растворе. Однако в случае неполного заполнения швов раствором в отдельных участках панелей может воз никнуть опасность концентрации напряжения. Чтобы предотвратить это явление, для стыковых соединений применяют цементно-песчаную пластифицированную пасту, из которой можно получать тонкие швы толщиной 4...5 мм. Такая паста состоит из портландцемента марки 400...500 и мелкого песка с максимальным размером частиц 0,6 мм (состав 1:1) с добавлением пластифицирующей и противоморозной добавки нитрата натрия в количестве 5... 10% от массы цемента. Такая паста как бы склеивает панели между собой.
При строительстве крупнопанельных зданий существует много других конструкций стыков, однако требования к ним и принципы исполнения являются общими.
12.4. Каркасно-панельные здания и их конструкции
При строительстве общественных и частично жилых зданий широко применяют каркасные конструктивные схемы, рассмотренные ранее в § 12.1. Выбираемая сетка колонн при этом должна отвечать виду и размерам основных планировочных элементов. В каркасных зданиях более полно обеспечивается возможность трансформации внутреннего пространства, маневрирования при устройстве окон, витражей и витрин, а также сокращения по сравнению с бескаркасными площади, занятой конструкциями, и соответственно увеличения полезной площади (в среднем на 8... 12%). Различают системы каркасов рамные, рамно-связевые и связевые.
Рамная система (рис. 12.18) состоит из колонн, жестко соединенных с ними ригелей перекрытий, располагаемых во взаимно перпендикулярных направлениях и образующих таким образом жесткую конструктивную систему. Соединения колонн и ригелей сложны и весьма трудоемки, требуют значительного расхода металла. Колонны зданий с рамной системой имеют по высоте здания переменное сечение. Если каркас выполнен в монолитном варианте, то он более жесткий, чем сборный, но в то же время более трудоемок. Эта система имеет ограниченное применение в строительстве многоэтажных гражданских зданий. В рамно-связевых системах (рис. 12.19) совместная работа элементов каркаса достигается за счет перераспределения доли участия в ней рам и вертикальных стенок-связей (диафрагм). Стенки-диафрагмы располагают по всей высоте здания, жестко закрепляют в фундаменте и с примыкающими колоннами. Их размещают в направлении, перпендикулярном направлению рам, и в их плоскости. Расстояние между стенками-связями обычно принимают 24...30 м. Они бывают плоскими и пространственными. Поперечные связи-диафрагмы устраивают сквозными на всю ширину здания. По степени обеспечения пространственной жесткости, расходу металла и трудоемкости рамно-связевые каркасы занимают промежуточное место между рамными и связевыми. Эти системы применяют при проектировании общественных зданий высотой до 12 этажей с унифицированными конструктивно-планировочными сетками 6x6 и 6 х 3 м.
Для общественных зданий большей этажности применяют связевые системы каркасов с пространственными связевыми элементами в виде жестко соединенных между собой под углом стенок или пространственных элементов, проходящих по всей высоте здания, образующих так называемое «ядро жесткости» (рис. 12.20). Эти пространственные связевые элементы жесткости закрепляют в фундаментах и соединяют с перекрытиями, образующими поэтажные горизонтальные связи — диафрагмы (диски), которые и воспринимают передаваемые на стены горизонтальные (ветровые) нагрузки. Расход стали и бетона в зданиях со связевыми системами на 20...30% меньше по сравнению с рамными и рамно-связевыми. Пространственные связевые элементы размещают обычно в центральной части высотных зданий и используют для образования ограждений лифтовых и коммуникационных шахт, лестничных клеток.
Более высокие показатели по расходу материалов имеют монолитные железобетонные ядра жесткости, устраиваемые раньше монтажа каркаса методом скользящей опалубки с последующим использованием для размещения на них монтажных кранов.
Для большепролетных общественных зданий используют плоские несущие конструкции (стоечно-балочные системы с балками или фермами, рамы, криволинейные системы, арки). Они работают в вертикальной плоскости, и восприятие горизонтальных нагрузок, обеспечение пространственной жесткости и устойчивости покрытия достигаются жестким соединением конструктивных элементов между собой и специальными связевыми элементами. Пространственные конструкции большепролетных общественных зданий выполняют в виде перекрестных балочных систем, оболочек, складок, висячих систем и др. Выбор той или иной системы большепролетных зданий в каждом конкретном случае зависит от особенностей объемно-пространственного решения, природно-климатических условий и возможностей изготовления. Основными конструкциями каркасных зданий являются колонны и ригели, образующие ту или иную конструктивную схему. К этим конструкциям крепятся вертикальные ограждения-панели.
Существуют различные схемы членения каркаса на отдельные составные части. Среди них наиболее часто применяют схему с колоннами высотой в один или два этажа (стыкование колонн между собой происходит вне узла сопряжения их с ригелем; стык делают на высоте 0,6 м от уровня пола) и схему с колоннами, соединяемыми между собой и с ригелем в виде платформенного стыка.
На рис. 12.21 показан фрагмент плана каркасно-панельного здания с расположением ригелей поперек здания, а на рис. 12.22 — фрагмент фасада. Жесткость здания обеспечивается также созданием горизонтального диска с помощью плит перекрытия. Стеновые панели в этом случае являются самонесущими или навесными.
Пространственная жесткость каркасных высотных зданий обеспечивается, кроме того, созданием специальных жестких горизонтальных дисков, образующих так называемые технические этажи. Их используют также для расположения инженерного оборудования. Такие пространственные горизонтальные диски вместе с вертикальными обеспечивают хорошую жесткость зданий. В практике строительства зданий в 60... 100 этажей находят применение связевые системы в виде решетчатых бесраскосных или раскосных ферм, жестко скрепленных в углах и образующих как бы внешний короб-оболочку, в которую заключено здание. Это очень эффективная система, так как обладает высокой пространственной жесткостью и вместе с внутренним ядром жесткости воспринимает горизонтальные нагрузки. Строительство зданий по данной конструктивной системе весьма эффективно в южных районах (обеспечивается хорошая солнцезащита) и в сейсмических (в связи со значительной их жесткостью).
В случае применения для высотных зданий стальных каркасов стальные колонны по высоте скрепляют монтажными болтами, для установки которых к стальным пакетам ствола колонны приваривают ушки. Опирание нижнего стального пакета колонны на фундамент производится с фрезеровкой торца и применением весьма точно установленной на место (по слою бетона класса не ниже В25) стальной плиты с пристроганной горизонтальной площадкой для опирания колонны. Нижний конец стальной колонны закрепляют анкерными болтами, заложенными в фундамент. Стальные сварные ригели перекрытий и система косых связей с последующим забетонированием их в стены жесткости обеспечивают высокую жесткость и устойчивость несущего остова здания.
Для уменьшения общей массы конструкций каркасных высотных зданий используют легкие бетоны, что позволяет снизить массу надземной части здания почти на 30%. Наружные стены применяют обычно навесными облегченного типа.
12.5. Стыки конструкций каркасных зданий
Наиболее ответственными местами сборного каркаса являются его узлы, в которых стыкуются между собой отдельные элементы. К ним предъявляют следующие требования: обеспечение надежной работы конструкций, долговечности и простоты устройства, возможности производства работ в зимнее время, точности взаимного расположения элементов.
На рис. 12.23 даны примеры решения стыков колонн сборного железобетонного каркаса в виде сферических торцовых поверхностей и плоского безметалльного соединения концов колонн. Выпуски арматуры сваривают между собой. Более просты стыки с плоскими торцами колонн, которые армированы сетками и при центральном сжатии могут выдерживать на смятие значительные напряжения, превышающие в несколько раз призменную прочность бетона. Эти стыки в изготовлении проще сферических и приняты для каталога индустриальных изделий. Концы колонн усилены армированием поперечными сварными сетками, плоские торцы имеют центрирующую бетонную площадку, выступающую на 20...25 мм и снабженную сеткой. Выпуски арматуры соединяют сваркой и стык замоноличивают мелкозернистым бетоном или цементным раствором.
При опирании колонн друг на друга через ригели стык осуществляют сваркой стальных закладных деталей (рис. 12.24), имеющихся в торцах колонн и в обеих опорных плоскостях концов ригелей. Такой тип стыка прост в устройстве и обладает достаточной жесткостью.
Платформенный стык применяют и для зданий с безригельным каркасом. На колонны монтируют панели перекрытий, затем их соединяют путем сварки имеющихся в их теле закладных деталей.
После установки вышерасполагаемой колонны также соединяют концы сваркой закладных деталей (рис. 12.25).
Для соединения ригеля с колонной разработан унифицированный стык (рис. 12.26). Такое сопряжение выполняется «со скрытой консолью». При указанном исполнении стыка в смонтированном виде консоль остается как бы невидимой благодаря тому, что в концах ригеля с нижней стороны предусмотрены четверти для опирания плит. После сварки закладных элементов швы и зазоры между соединяемыми элементами заполняют раствором и место стыка оштукатуривают.
Стеновые панели в каркасных зданиях, как указывалось выше, могут быть самонесущими (для зданий небольшой этажности) и навесными. На рис. 12.27 показана конструкция герметизации и утепления стыков стеновых панелей.
Панели наружных стен устанавливают относительно модульных координационных осей с привязками (рис. 12.28): внутренняя грань стены выносится наружу за модульную ось на 400 мм или внутренняя грань стены заходит внутрь здания на 200 мм за модульную ось. Для зданий с уступом внутренняя плоскость наружных стен размером 1200 и 1800 мм смещается на 220 мм за модульную ось.
Панели опирают на краевой элемент перекрытия (настил-распорку) или на наружный продольный ригель (рис. 12.29). К колонне стеновые панели крепят с помощью стальных элементов, привариваемых к закладным деталям (рис. 12.30). Особого внимания требует крепление угловых наружных стеновых панелей с рядовыми (ленточными) и с колонной (рис. 12.31). При этом используют специально изготовленные стальные элементы, которые как бы связывают панели и колонну между собой.
Все другие конструктивные элементы каркасных зданий (лестницы, санитарно-технические помещения и др.) также изготовляют с высокой степенью заводской готовности, что позволяет осуществлять монтаж таких зданий в сжатые сроки. Крупнопанельные здания имеют более высокие показатели по сравнению с кирпичными и крупноблочными.
Вопросы для самопроверки
1. Конструктивные схемы крупнопанельных зданий. Виды разрезки стен.
2. Основные виды стеновых панелей.
3. Конструкции стыков между панелями.
4. Основные конструктивные системы каркасных зданий. Методы обеспечения жесткости зданий.
5. Стыки конструкций каркасных зданий.
13. ЗДАНИЯ ИЗ ОБЪЕМНЫХ БЛОКОВ
13.1. Виды объемных блоков и конструктивные схемы зданий из них
Объемными блоками называют крупные железобетонные коробки, представляющие отдельные помещения или квартиры и изготовляемые в заводских условиях (рис. 13.1). При изготовлении блоков в заводских условиях выполняют также все работы по отделке и внутреннему оборудованию помещений. Объемные элементы применяют для возведения жилых домов, гостиниц, пансионатов и других зданий с одинаковой комнатной структурой.
Изготовленные на заводе объемные блоки, полностью подготовленные к эксплуатации, доставляют специальными транспортными средствами на строительную площадку, где их монтируют (рис. 13.2) Опыт строительства зданий из объемных блоков показывает, что можно достичь значительного повышения качества строительных работ, сокращения стоимости строительства и расхода материалов, повышения производительности труда и сокращения сроков монтажа на строительной площадке по сравнению с крупнопанельными примерно в 5...6 раз. При этом около 85 % всех работ по возведению здания переносится в заводские условия. В настоящее время строительство зданий из объемных блоков перешло из стадии массового экспериментирования к массовому поточному строительству.
По способу изготовления объемные блоки бывают составные из отдельных панелей и монолитные (рис. 13.3). Составные блоки изготовляют из крупноразмерных панелей и делят на каркасные и бескаркасные. Каркасные блоки состоят из каркаса (стоек и ригелей), навесных панелей и плит полов. Бескаркасные собирают в специальных кондукторах из отдельных панелей и затем соединяют между собой путем сварки закладных деталей.
По конструктивной схеме дома из объемных блоков условно подразделяют на три типа: блочные, панельно-блочные и каркасно-блочные (рис. 13.4).
При блочной схеме дома состоят из отдельных блоков, устанавливаемых рядом и друг на друга. Эта схема наиболее индустриальна, так как позволяет большую часть работ перенести в заводские условия. Недостатком этой схемы является наличие двойных внутренних стен и перекрытий, т. е. неоправданный расход материалов.
При панельно-блочной схеме наряду с блоками применяют панели, которые позволяют получать однослойные стены. Для этой схемы характерным является необходимость производства более половины отделочных работ на строительной площадке.
Каркасно-блочные схемы представляют собой сочетание каркаса из стоек и ригелей и объемных блоков, опирающихся на каркас. Учитывая то, что каждый блок воспринимает незначительные нагрузки, их можно изготовлять из легких материалов. Однако для зданий с этой схемой характерным является увеличение числа монтажных элементов, причем резко отличающихся по своим массе и габаритам. Учитывая изложенное, наиболее предпочтительными являются блочные схемы.
13.2. Конструктивные решения объемных блоков
По размерам и массе объемные блоки можно разделить на три группы.
Мелкие объемные блоки, к которым относят санитарно-технические блоки-кабины, имеющие широкое применение в строительстве многоэтажных зданий.
Объемные блоки средней величины размером на комнату (блок-комната) имеют следующие габариты: размеры в плане от 2,4 х 4,8 до 3,6 х 6 м и массу от 5 до 10 т и более. В этих блоках-комнатах размещаются жилые комнаты, спальни, кухни, лестница или комбинации: спальня + коридор, кухня + санузел + прихожая и др.
Крупноразмерные объемные блоки размером на две комнаты или на квартиру (см. рис. 13.1) имеют размеры в плане по ширине от 2,4 до 6 м и по длине 8...10 м и более. Масса их зависит от размеров и колеблется от 15 до 25 т. Характер статической работы блоков и их конструкции зависят от способа опирания блоков друг на друга. Применяют следующие способы опирания объемных блоков (рис. 13.5): по четырем углам, по двум коротким сторонам, по двум длинным сторонам, по периметру. Наибольшее распространение получил первый способ, так как в этом случае обеспечивается надежность передачи усилий, имеется возможность хорошего доступа к каждой из четырех опор.
На рис. 13.6 показаны узлы сопряжения объемных блоков здания с несущими поперечными стеновыми панелями (опирание по двум длинным сторонам) и самонесущими продольными (наружными и внутренними) панелями.
Вертикальные колодцы, образованные стыкованием наружных стеновых панелей, заполняют легким керамзитобетоном (рис. 13.6, в). Блоки между собой крепят с помощью сварки закладных деталей. Чаще всего для зданий из объемных блоков устраивают столбчатые сборные фундаменты.
Вопросы для самопроверки
1. Основные преимущества строительства зданий из объемных блоков.
2. Какие виды блоков применяются? Основные конструктивные схемы зданий из объемных блоков.
3. Особенности конструктивного решения зданий из объемных блоков.
14. ДЕРЕВЯННЫЕ ЗДАНИЯ
14.1. Типы деревянных зданий
Строительство деревянных зданий осуществляется преимущественно в тех районах, где лес является местным материалом. Деревянные здания обычно возводят не более чем в два этажа. По конструктивным решениям стен эти здания делят на бревенчатые (рубленые), брусчатые, щитовые, каркасные и каркас-но-щитовые.
Стены бревенчатых (рубленых) домов (рис. 14.1) представляют собой горизонтально уложенные ряды бревен, которые связываются друг с другом в углах врубками. Каждый ряд бревен называется венцом. В совокупности венцы образуют сруб. Нижний венец, который опирается непосредственно на фундаменты, называется окладным венцом. Для защиты от продувания в швы между бревнами прокладывают теплоизолирующую прокладку.
Применяют тщательно обработанные круглые бревна диаметром 200...240 мм. В каждом бревне с нижней стороны вытесывают паз, которым бревно укладывают на круглую поверхность нижележащего венца. Внутреннюю поверхность чисто отесывают, образуя гладкую стену.
Основными типами конструкции углового стыка бревен являются врубки с остатком (рис. 14.2,6) и без остатка («в лапу») (рис. 14.2, в).
Бревенчатые стены дают значительную (до 5%) осадку, поэтому их оштукатуривают по штукатурной драни через 1...2 года после устройства. Над дверными и оконными коробками оставляют зазор на величину расчетной осадки стены.
Стены из бревен весьма трудоемки в устройстве, требуют значительного расхода материала и не индустриальны в изготовлении.
Стены брусчатых домов позволяют для их изготовления использовать индустриальные методы, сократить расход материалов и трудозатраты (рис. 14.3). Выполняют их из брусьев, т. е. опиленных на четыре канта бревен сечением 180 х 180 и 150 х 150 мм для наружных и 100 х 150 или 100 х 180 мм для внутренних стен. Брусья соединяют между собой на шкантах (шипах), а углы и сопряжения соединяют с внутренними стенами в шпунт или «в лапу». При устройстве стен из брусьев стремятся, чтобы свободная длина не превышала 6,5 м. При большей длине против выпучивания стен по вертикали устраивают сжимы.
При укладке бревен между ними прокладывают паклю, а после устройства стены пазы тщательно проконопачивают. Стены из бревен также дают значительную осадку, поэтому через 1...2 года швы окончательно проконопачивают и производят обшивку или оштукатуривание поверхностей. Обшивают наружные поверхности стен строгаными досками толщиной 16 мм по рейкам, прикрепляемым к стенам.
Фундаменты под стены бревенчатых и брусчатых домов выполняют бутовыми, бутобетонными, бетонными и деревянными. В зависимости от особенностей грунтов и района строительства фундаменты могут быть ленточными или столбчатыми. Цоколь деревянных зданий обычно устраивают из того же материала, что и фундаменты, или из обожженного керамического кирпича. При устройстве столбчатых фундаментов расстояние между столбами принимают 2,5...3 м с обязательным устройством столбов в углах здания и в местах примыкания внутренних стен. Между столбами по периметру здания устраивают забирку из кирпича, укладываемого на песчаное основание.
Для защиты от загнивания окладные венцы располагают выше планировочной отметки поверхности грунта на 40 см и тщательно антисептируют 2 %-ным раствором фтористого натрия, а также прокладывают между фундаментом и бревнами или брусьями два слоя толя или рубероида. Обязательно устройство по периметру здания отмостки. В случае устройства столбчатых фундаментов из бревен забирку делают деревянной.
Балки перекрытий в бревенчатых зданиях врубают в наружные стены или делают врубку типа ласточкина хвоста. На рис. 14.2 показано опирание балок перекрытия на внутренние стены. Конструкции перекрытий деревянных зданий подробно рассмотрены ранее в § 6.2.
Полы первого этажа для бесподвальных зданий устраивают по лагам и кирпичным столбикам. В случае необходимости устройства подполья его высота должна быть не менее 60 см; для обеспечения хорошей вентиляции необходимо предусматривать открывающиеся на лето продухи в цоколе.
Перегородки устраивают из досок или деревянных щитов. Для обеспечения свободной осадки стен между потолком и перегородкой устраивают зазор, образующийся с помощью прибиваемого к потолку направляющего бруска и прикрепляемых к нему щековых досок.
Лестницы состоят из площадок и лестничных маршей. Марши устраивают из двух тетив, ступеней и перил. Тетивы своими концами врубаются в площадочные балки. Марши и площадки снизу подшивают рейками и иногда оштукатуривают.
Конструкции крыш аналогичны рассмотренным ранее в § 9.2 для каменных зданий.
14.2. Деревянные дома заводского изготовления
Более индустриальными и экономичными являются деревянные дома заводского изготовления, монтируемые в основном из элементов и деталей, изготовленных на домостроительных комбинатах. Преимущество индустриальных деревянных домов состоит в возможности изготовления деталей в соответствии с их назначением и повышения долговечности древесины путем глубокой пропитки антисептиками.
Индустриальными домами из деревянных конструкций являются каркасные, щитовые и каркасно-щитовые.
Каркасные дома состоят из несущего деревянного каркаса и конструкций заполнения. Каркас представляет собой стойки сечением 50 х 80 мм и горизонтальных элементов из брусьев того же сечения. Рама каркаса снизу и сверху образуется брусьями обвязки, стойками, раскосами — промежуточными стойками и ригелями, служащими обрамлением оконных и дверных проемов (рис. 14.4).
Все элементы деревянного каркаса изготовляют на заводе из досок и брусьев, затем их маркируют. На строительной площадке элементы собирают в горизонтальном положении в каркас и поднимают в вертикальное положение, устанавливая на фундамент. Стойки располагают с шагом 600 мм и прибивают гвоздями к нижней и верхней обвязкам. Для двухэтажных зданий устраивают платформенный стык, при котором стойки второго этажа устанавливают на верхнюю обвязку первого этажа. Применяют также двухэтажные стойки каркаса, которые обеспечивают большую жесткость здания.
Наружные каркасные стены утепляют теплоизоляционными плитами или рулонными материалами, преимущественно местными (минеральным войлоком), плитами на синтетических или битумных связках, стекловатными матами на пергамине или изоляционной бумаге, фибролитовыми плитами толщиной 50... 70 мм, соломитом из пучков соломы и др. Применяют также легкие засыпки из шлака, гранулированной минеральной ваты, керамзита, а для временных зданий — опилки, смоченные гипсовым раствором с антисептиками.
Плиты утеплителя обычно устанавливают между стойками каркаса и с наружной стороны с перекрытием швов. На рис. 14.5 показаны детали конструкций каркасного дома с утеплителем стен фибролитовыми плитами.
Для защиты от проникания водяных паров из помещения в тело каркасной стены с внутренней стороны утеплителя укладывают пергамин или паронепроницаемую бумагу. Затем поверхность облицовывают гипсокартонными листами и окрашивают или оклеивают обоями. Для защиты от продувания или атмосферной влаги с наружной стороны утеплителя укладывают строительную бумагу. С целью предупреждения осадки утеплителя в процессе эксплуатации здания под верхней обвязкой и под окнами устраивают противоосадочные фартуки из древесноволокнистых плит. Наружные поверхности стен облицовывают плоскими асбестоцементными плитами размером 300 х 600 мм, прибиваемыми по черной дощатой обшивке толщиной 19 мм или по рейке сечением 19 х 50 мм. Применяют также мокрую штукатурку по слою дощатой обшивки толщиной 19 мм.
Каркас внутренних несущих стен и перегородок не отличается от конструкции наружных стен. Материал теплоизоляции в этом случае выполняет функции звукоизоляции.
Стены лестничных клеток отличаются от наружных отсутствием слоев пароизоляции и строительной бумаги. На рис. 14.6 показано решение лестницы каркасного дома.
Деревянные щитовые дома являются наиболее эффективным видом индустриальных деревянных домов. В отличие от каркасных щитовые дома поставляют комплектно в виде изготовленных на заводе утепленных щитов наружных и внутренних стен, перекрытий, полов, элементов крыши, лестниц и др.
Щиты наружных и внутренних стен состоят из двух слоев досок толщиной 16 мм, между которыми в наружных стенах закладывают утеплитель из древесноволокнистых изоляционных (пористых) плит с воздушными прослойками между ними или из одного слоя поропласта толщиной 40 мм. Применяют также в качестве утеплителя тюфяки из минерального войлока. С внутренней стороны щита под обшивкой укладывают пароизоляцию. Под наружную обшивку прокладывают строительную бумагу для уменьшения воздухопроницаемости (рис. 14.7). Высота щитов обычно равна высоте этажа, а ширина — 600... 1200 мм.
Стеновые щиты подразделяют на глухие, дверные и оконные. Щиты устанавливают вертикально и соединяют непосредственно между собой гвоздями. Особо тщательно необходимо производить стыковку щитов. Рекомендуемая конструкция вертикального щита показана на рис. 14.7,6. Стык перекрывают непрерывными слоями паро- и воздухоизоляции. Перекрытия щитовых домов могут быть щитовыми или балочного типа.
В конструкциях карнизного и цокольного узлов необходимо предусматривать меры против промерзания. С этой целью устраивают утепленные цоколь и фриз пояса у карниза, а также надежную пароизоляцию (рис. 14.7, г, е). Подполье обычно делают холодным и хорошо проветриваемым, для того чтобы конструкции не загнивали. В углах здания, а также в местах примыкания перекрытий к стенам необходимо предотвращать возможность образования мостиков холода (рис. 14.7, в,д).
Полы первого этажа устраивают из шпунтованных досок толщиной 29 мм, уложенных по лагам сечением 50 х х 100 мм, установленным с шагом 600 мм по деревянным прогонам. Лаги цокольного перекрытия укладывают по кирпичным столбикам на антисептированные подкладки и гидроизоляцию в вит де двух слоев пергамина или рубероида. Монтаж щитовых домов ведут на готовом фундаменте со сплошным цоколем под наружные стены. Цокольную обвязку из брусьев сечением 50 х 80 мм укладывают на специальную утепленную подушку из слоя минерального войлока или антисептированной пакли, обернутой толем или двумя слоями битуминизированной бумаги. Установку щитов начинают с угла здания, при этом два угловых щита соединяют между собой, прикрепляют к нижней обвязке гвоздями и расшивают временными раскосами.
Каркасно-щитовые дома отличаются от щитовых тем, что в них щиты устанавливают между стойками каркаса. Таким образом, щиты выполняют только ограждающие функции и не несут никакой нагрузки. В связи с этим их делают облегченными. Стыки между стойками и щитами устраивают так же, как и между щитами в щитовых домах, однако при наличии каркаса их количество удваивается.
В практике строительства все шире применяют деревянные панельные дома. В них еще в большей мере реализуются принцип индустриализации строительства и повышаются эксплуатационные качества. Такие панели имеют клеефанерную конструкцию из водостойкой фанеры, Прикрепляют панели к деревянным стойкам каркаса, расположенным с небольшим шагом. В качестве утеплителя панелей применяют легкие минераловатные маты, наклеенные на плотную бумагу.
Вопросы для самопроверки
1. Основные особенности возведения зданий из бревен. Виды врубок. Мероприятия по обеспечению нормальной осадки стен.
2. Конструктивные решения зданий из брусчатых стен.
3. Какие конструкции обеспечивают жесткость каркасных зданий? Виды каркасов.
4. Основные требования по возведению щитовых деревянных зданий.
5. Особенности каркасно-щитовых зданий.
Дата добавления: 2015-07-08; просмотров: 515 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Лестницы, их виды и основные элементы | | | Строительные элементы санитарно-технического и инженерного оборудования зданий |